Una nueva investigación de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Carnegie Mellon y de la Universidad de Pittsburgh revela que las neuronas corticales motoras ajustan de manera óptima el modo en que codifican los movimientos cuando realizamos tareas específicas. Los hallazgos mejoran la comprensión de cómo el cerebro controla el movimiento y tienen el potencial de mejorar el rendimiento y la fiabilidad de las interfaces cerebro-máquina, así como las prótesis neurales, que ayudan a los pacientes que sufren parálisis o tienen amputaciones.

Nuestro cerebro tiene una increíble capacidad para optimizar su propio procesamiento de información al cambiar la forma en que las neuronas individuales representan el mundo. Si podemos entender este proceso aplicado a los movimientos, podemos diseñar prótesis neurales más precisas“, señaló Steven Chase, del Departamento de Ingeniería Biomédica y el Centro de Bases Neurales de la Cognición. “Por ejemplo, un día podremos diseñar brazos robóticos que implementen con mayor precisión el movimiento intencionado de un paciente, porque ahora comprendemos mejor cómo nuestro cerebro se ajusta de forma momentánea cuando nos encontramos en movimiento“.

El estudio exploró el cambio en la actividad cerebral durante la realización de tareas motoras simples a través de realidad virtual en 2-D y 3-D. Los investigadores querían saber si las neuronas corticales motoras ajustarían automáticamente su sensibilidad a la dirección cuando se les presentara una amplia gama de direcciones posibles en lugar de una estrecha. Investigaciones previas en el campo han sugerido que este fenómeno, llamado “adaptación de rango dinámico”, ocurre en las neuronas sensibles al sonido, el tacto y la luz, lo que llevó a los investigadores a preguntarse si el mismo fenómeno se aplicaría a las neuronas del sistema motor que están relacionadas con movimiento.

Cuando sales al sol brillante del verano entrecierras los ojos, y las neuronas de tu retina utilizan la adaptación de rango dinámico para aumentar automáticamente su sensibilidad, de manera que puedas ver claramente hasta que las nubes pasen de nuevo“, explicó Robert Rasmussen, estudiante de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh y primer autor del estudio. “Esta característica permite al cerebro codificar mejor la información utilizando sus limitados recursos de manera eficiente. Queríamos saber si nuestro cerebro codifica el movimiento de la misma manera“.

Los resultados revelaron que la adaptación de rango dinámico ocurrió de hecho en las neuronas motoras corticales. Con base en estos hallazgos, los investigadores concluyeron que esta característica está muy extendida en todo el cerebro.

Encontramos que la adaptación del rango dinámico no se limita a las áreas sensoriales del cerebro, sino que es una característica de codificación omnipresente de la corteza“, indicó Andrew Schwartz, profesor distinguido de neurobiología y jefe de sistemas de neurociencia en la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh, así como miembro del Brain Institute de esta casa de estudios. “Nuestros hallazgos demuestran que es una característica del procesamiento de la información, que tu cerebro utiliza para procesar eficientemente cualquier información que se le dé, ya sea luz, sonido, tacto o movimiento. Este es un resultado emocionante que motivará una mayor investigación sobre el prendizaje motor y sus futuras aplicaciones clínicas“.

 

Vía: EurekAlert! – American Association for the Advancement of Science